[发明专利]一种复合集流体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合集流体及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将母料、导电剂、偶联剂和填充剂混合经成型、拉伸处理得到聚合物薄膜层，对所述聚合物薄膜层进行糙化处理；(2)对糙化处理后的聚合物薄膜层进行磁控溅射打底处理；(3)对打底好的聚合物薄膜进行镀金属层处理得到所述复合集流体，本发明针对金属镀层与聚合物薄膜层的结合力较弱的问题，进行聚合物薄膜改性制备，引入银纳米线、二氧化硅模板以及模板去除等方法，改善复合集流体金属镀层与聚合物薄膜层的结合力，有效降低复合集流体方阻。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种复合集流体及其制备方法和应用。

背景技术

集流体作为锂电池正负极材料的载体，从提高锂电池质量能量密度/体积能量密度的需求出发，集流体在锂电池中的质量占比/体积占比应当尽量低。因此，具备成本低、质量轻的复合集流体广泛应用于新能源行业。

目前的复合集流体主要为复合铜集流体和复合铝集流体两种，主要为三明治结构，即中间的聚合物薄膜基材层和位于薄膜基材层相背的两个表面的金属镀层。但是由于金属镀层与聚合物薄膜基材层的结合力比较差，易引起金属镀层与聚合物薄膜基材层发生剥离脱落现象。

CN114614020A公开了一种复合集流体的制备方法，包括以下步骤：提供铸片，所述铸片由聚合物和金属颗粒组成，在铸片形成的过程中同时对金属颗粒进行定向移动沉积；对沉积后的铸片分别进行纵向拉伸和横向拉伸，获得单面具有金属富集层的聚合物膜；将所述单面具有金属富集层的聚合物膜复合，获得双面具有金属富集层的聚合物膜。

CN115594872A公开了一种复合集流体基膜及其制备方法、集流体及其制备方法，复合集流体基膜以高分子基体为载体，在高分子基体中掺入导电粒子和助剂，使成型后的基膜具有导电性；其中，导电粒子包括导电聚合物、无机粒子中的至少一种。

上述方案所述集流体存在有结合力差、电阻高或导电性能差的问题，各方面性能有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合集流体及其制备方法和应用，本发明针对金属镀层与聚合物薄膜层的结合力较弱的问题，进行聚合物薄膜改性制备，引入银纳米线、二氧化硅模板以及模板去除等方法，改善复合集流体金属镀层与聚合物薄膜层的结合力，有效降低复合集流体方阻。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将母料、导电剂、偶联剂和填充剂混合经成型、拉伸处理得到聚合物薄膜层，对所述聚合物薄膜层进行糙化处理；

(2)对糙化处理后的聚合物薄膜层进行磁控溅射打底处理；

(3)对打底好的聚合物薄膜进行镀金属层处理得到所述复合集流体。

本发明采用优化的母料配方制备双向拉伸的聚合物薄膜，再经化学刻蚀法对聚合物薄膜进行粗糙化处理(粗糙化处理中，通过碱刻蚀将聚合物中的填充剂去除，在表面形成微孔)，使聚合物薄膜层表面产生众多纳米级微孔和导电位点，纳米微孔和导电位点可以提供更多的比表面供金属附着；其次，在粗糙化处理的聚合物薄膜层表面进行磁控溅射打底；最后，再镀目标金属层，得到最终的新型复合集流体，应用于锂离子电池。

优选地，步骤(1)所述母料包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯或聚苯乙烯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述导电剂包括金属纳米线、活性炭、乙炔黑、石墨或纳米金属粉末中的任意一种或至少两种的组合。

本发明所述导电剂在制备后的聚合物薄膜中起到导电作用，在后续磁控溅射和水电镀时提供金属附着和沉积位点，增加聚合物薄膜导电性能的同时也为金属镀层和聚合物薄膜层的结合力提供了一定的帮助